Pseudomonas; pałeczki występujące w glebie i wodzie. Wchodzą one często w skład mikroflory produktów chłodzonych i mrożonych, powodując ich psucie się. Rozkładają cukry, białka, tłuszcze. Acetobacter; bakterie octowe. W produkcji octu wykorzystywane są te gatunki, które wytwarzają estry aromatyczne i nie powodują zjawiska nadoksydacji. Escherichia; pałeczki okrężnicy stanowią normalną mikroflorę jelita grubego i zwierząt. Niektóre szczepy mogą być chorobotwórcze. Stopień zakażenia produktu tymi bakteriami świadczy o stanie higienicznym produktu. Wywołują wady, jak np. wczesne wzdęcie serów. Shigella; pałeczki chorobotwórcze dla człowieka, wywołujące czerwonkę oraz zatrucia pokarmowe. Salmonella; pałeczki chorobotwórcze dla człowieka i zwierząt, wywołujące ostre choroby zakaźna oraz zatrucia pokarmowe. Serratia; pałeczki saprofityczne o właściwościach gnilnych. Wywołują wady produktów, np. Serratia marcescens (pałeczka cudowna) powoduje krwistość pieczywa. Proteus; pałeczki odmieńca, często występujące w żywności, powodują jej psucie się z wyraźnymi zmianami organoleptycznymi. Mają właściwości gnilne. Mogą też przyczyniać się do zatruć pokarmowych. Micrococcus; bakterie kuliste, tlenowe, liczne gatunki są ciepłooporne. Są one niepożądane w mleczarstwie, powodują też psucie się kwaszonek warzywnych. Niektóre biorą udział w dojrzewaniu serów (np. Micrococcus caseolyticus). Staphylococcus; gronkowce. Rozkładają cukry i białka. Niektóre gatunki są chorobotwórcze. Gronkowiec złocisty (S. aureus) wytwarza toksynę powodującą zatrucia pokarmowe. Streptococcus; paciorkowce homofermentatywne fermentujące laktozę. Do tego rodzaju należą paciorkowce mlekowe S. lactis i S. cremoris, stanowiące główną florę dobrze ukwaszonego mleka, oraz S. thermophilus, wchodzący w skład flory jogurtów. Do tego samego rodzaju należą również paciorkowce chorobotwórcze takie jak: S. agalactiae (paciorkowiec bezmleczności) oraz S. faecalis (paciorkowiec kałowy). Leuconostoc; paciorkowce heterofermentatywne. Gatunek L. citrovorum wchodzi w skład zakwasów czystych kultur mleczarskich. Gatunek L. mesenteroides jest szkodnikiem w cukrownictwie (powoduje śluzowacenie soków dyfuzyjnych). Sarcina; pakietowce. Rozkładają one cukry i białka. Są przyczyną psucia się piwa. Niektóre są chorobotwórcze dla człowieka i zwierząt. Bacillus; laseczki tlenowe, przetrwalnikujące. Mają właściwości gnilne. Bardzo rozpowszechnionym gatunkiem jest B. subtilis (laseczka sienna), wywołująca śluzowacenie pieczywa. Niektóre są chorobotwórcze. Lactobacillus; pałeczki mlekowe homo- i heterofermentatywne. Określone gatunki stanowią pożądaną mikroflorę kefiru, jogurtu, mleka acidofilnego, sera ementalskiego, kwaszonej kapusty i ogórków, zacierów ziemniaczanych i zbożowych. Propionibacterium; bakterie propionowe występujące w mleku, serze, zakwasach chlebowych. Biorą udział w dojrzewaniu niektórych serów podpuszczkowych (np. sera ementalskiego).
Saccharomyces; drożdże szlachetne wykorzystywane w przemyśle. Do drożdży dzikich z tego rodzaju należą gatunki wywołujące wady piwa, mleka, masła i innych produktów spożywczych. Drożdże osmofilne powodują psucie się miodów, dżemów, soków i syropów owocowych. Pichia; drożdże kożuchujące, powodujące psucie się napojów alkoholowych. Są wybitnie tlenowe i tworzą kożuszek na powierzchni płynu. Hansenula; również drożdże kożuchujące, bardzo szkodliwe w przemyśle fermentacyjnym. Saccharomycodes; drożdże dzikie spotykane w moszczach owocowych, gdyż znoszą duże stężenie kwasu siarkowego IV, używanego do ich konserwowania. Cryptococcus; nie fermentują cukrów. Wytwarzają otoczki śluzowe, niektóre są chorobotwórcze. Torulopsis; powodują psucie się piwa, wina i mleka i jego przetworów. Występują też w solankach i produktach o dużej ilości cukrów. Brettanomyces; spotyka się je często w piwie Candida; Niektóre są wybitnie tlenowe, należą więc do drożdży kożuchujących, np. Candida mycoderma będący szkodnikiem piwa, wina, kwaszonek i prasowanych drożdży. Kloeckera; Występuje powszechnie w owocach, psuje moszcze owocowe. Rhodotorula; nie fermentują cukrów. Są szkodnikami śmietany, masła, serów, drożdży piekarskich.
Mucor; są szkodnikami, występują na owocach i innych produktach. Fermentują cukry, rozkładają żelatynę. Rhizopus; występują na owocach, chlebie i innych produktach. Rozrzedzają także żelatynę, wytwarzają kwas szczawiowy i fumarowy. Gatunek Byssochlamys fulva rozkłada pektyny, powodując całkowity rozpad owoców. Wywołuje psucie się konserw owocowych, gdyż zarodniki pleśni są dość odporne na ogrzewanie. Geotrichum (Oospora); pospolity gatunek O. lactis występuje w mleku i jego przetworach w postaci białego, puszystego nalotu. Występuje też w kwaszonkach i jest szkodnikiem. Botritis; gatunek Botritiscinerea powoduje psucie się dojrzałych winogron. Monilia; powoduje psucie się serów, masła, produktów mięsnych, soków owocowych, win i chleba. Aspergillus; rozpowszechniony gatunkiem jest A. glaucus, występujący często w produktach żywnościowych i powodujący ich psucie się (fermentuje cukry, rozkłada białka). Gatunek A. niger występuje często na psujących się owocach. Pleśń ma ta zastosowanie w przemyśle do produkcji kwasu cytrynowego. Penicillum; gatunek P. glaucum występuje często w produktach żywnościowych. Pleśń ta rozkłada liczne cukry i tłuszcze. Niektóre gatunki biorą udział w dojrzewaniu serów. Cladosporium; gatunek Cl. herbarum jest często sprawcą psucia się mięsa w przechowywanego w chłodni, a gatunek Cl. butyri występuje często w maśle.
Bakterie te są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Występują w produktach mleczarskich, w kwaszonkach, w produktach zbożowych, w sokach owocowych, w piwie, winie itp. Charakteryzują się następującymi cechami:
- Fermentują cukry wytwarzając głównie kwas mlekowy- Nie tworzą przetrwalników- Są nieruchome- Są Gram – dodatnie- Są to ziarniaki i pałeczki, dzielące się tylko w jednej płaszczyźnie- Są względnymi beztlenowcami- Są mezofilami lub termofilamiMają wysokie wymagania odżywcze, potrzebują do swojego rozwoju określonych aminokwasów i witamin.
Nie wszystkie gatunki bakterii mlekowych odgrywają rolę dodatnią, niektóre są szkodliwe w przemyśle, a inne nawet chorobotwórcze. Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na:
§ Bakterie homofermentatywne, które, fermentując cukry wytwarzają głównie kwas mlekowy oraz ślady produktów ubocznych.
§ Bakterie heterofermentatywne, które, oprócz kwasu mlekowego wytwarzają również produkty uboczne, takie jak: kwas octowy, tlenek węgla IV i inne.
Omawiane bakterie zalicza się do rodzajów:
Ø Streptococcus; paciorkowce homofermentatywne
Ø Leuconostoc; paciorkowce heterofermentatywne
Ø Lactobacillus; pałeczki homo i heterofermentatywne
Do rodzaju Streptococcus należy:
¨ S. lactis; paciorkowiec mlekowy
¨ S. cremoris; paciorkowiec śmietanowy
Wymienione gatunki stanowią właściwą mikroflorę właściwie ukwaszonego mleka. Do tego samego rodzaju należą gatunki chorobotwórcze. W obrębie rodzaju Lactobacillus występują pałeczki długie, będące termofilami, oraz krótkie, mezofilne. Przykładem pałeczki homofermentatywnej i termofilnej jest Lactobacillus bulgaricus – pałeczka bułgarska występująca w jogurcie.
Fermentację mlekową można podzielić na dwa typy:
Fermentację właściwą; wywoływaną przez bakterie mlekowe Fermentacją niewłaściwą; wywoływaną przez różne rodzaje bakterii, np. Escherichia, Micrococcus, Microbacterium, licznie rozpowszechnione w przyrodzie.
Właściwa fermentacja mlekowa jest wywoływana przez bakterie mlekowe homofermentatywne. Jej przebieg można przedstawić za pomocą następującego równania sumarycznego:
C6H12O6 → 2CH3 • CHOH • COOH + 94 kJ (22,5 kcal)
Bakterie właściwej fermentacji mlekowej fermentują przede wszystkim cukry proste (heksozy) i dwucukry, a nie fermentują z reguły pentoz oraz cukrów złożonych.
Fermentacja wywołana przez bakterie pseudomlekowe charakteryzuje się tym, że kwas mlekowy jest tylko jednym z produktów, a ponadto powstaje tlenek węgla IV, kwas octowy, alkohol etylowy i inne.
W mleczarstwie; Prowadzi się hodowlę grzybków kefirowych. Są one używane do produkcji kefiru. W skład tych grzybków wchodzą paciorkowce mlekowe homofermentatywne, pałeczki mlekowe heterofermentatywne oraz drożdże. Wymienione drobnoustroje żyją w symbiozie. Bakterie mlekowe stosuje się w mleczarstwie jeszcze do produkcji takich napojów jak: mleko ukwaszone (zsiadłe), kefir, jogurt, mleko jogurtowe, mleko acidofilne i inne. Do ukwaszania śmietanki spożywczej Do ukwaszania śmietanki przeznaczonej do produkcji masła Do dojrzewania serów podpuszczkowych Do ukwaszania mleka przeznaczonego do produkcji serów twarogowych Bakterie mlekowe biorą udział w kwaszeniu kapusty, ogórków oraz innych warzyw. Kwaszenie polega głównie na fermentacji mlekowej. Celem tego zabiegu jest przetwarzanie surowców roślinnych w artykuły smaczne i zdrowe, a jednocześnie zakonserwowanie tych produktów na stosunkowo długi okres. Czynnikiem konserwującym jest kwas mlekowy. Fermentacja ta jest typowym zjawiskiem metabiozy, czyli rozwoju jednej grupy drobnoustrojów po drugiej. W pierwszym etapie rozwijają się bakterie niewłaściwej fermentacji mlekowej, które zakwaszają środowisko i stwarzają z kolei lepsze warunki do rozwoju bakterii właściwej fermentacji mlekowej. Najpierw rozwijają się paciorkowce, a potem pałeczki. Po zakończonej fermentacji powierzchnia powinna być zabezpieczona przed dostępem powietrz, w innym razie rozwiną się drożdże i grzyby pleśniowe. Ich działalność zmniejszy kwasowość środowiska i umożliwi działalność bakteriom gnilnym. W przemyśle mięsnym; Biorą udział w przemianach mikrobiologicznych zachodzących w wędlinach surowych (metka, salami) podczas ich produkcji i przechowywania. Bakterie te oprócz bakterii denitryfikacyjnych współuczestniczą w kształtowaniu barwy, konsystencji, smakowitości i zapachu wędlin surowych. W przemyśle piekarskim; wchodzą w skład zakwasów chlebowych. Wywołując fermentację mlekową zakwaszają one ciasto żytnie, co nadaje mu charakterystyczny smak i zapach, a poza tym przez zakwaszenie środowiska uniemożliwia rozwój bakterii gnilnych. W zakwasach występują pałeczki homo- i heterofermentatywne.
Do bakterii mlekowych szkodliwych w przemyśle mleczarskim należą: niektóre bakterie właściwej fermentacji mlekowej, jak np.:
Odmiana paciorkowca mlekowego, który wytwarza dużo śluzu, powodując ciągliwość mleka.
Pałeczki okrężnicy, wywołujące różne wady mleka (oborowy smak i zapac, porozrywany skrzep), wczesne wzdęcia serów, wady masła (gorzki smak, oborowy zapach).
Bakterie mlekowe są również niepożądane we wszystkich przemysłach opartych na fermentacji alkoholowej, a więc w przemyśle gorzelniczym, piwowarskim i winiarskim. Bakterie mlekowe heterofermentatywne wytwarzają różne produkty uboczne, które wpływają hamująco na drożdże. Bakterie te wywołują wiele wad piwa, takich jak: zmętnienie, kwaśnienie i inne. Bakterie mlekowe mogą rozwijać się też w leżakujących winach. Zamieniają one kwas cytrynowy i jabłkowy na kwas mlekowy i tlenek węgla IV Heterofermentatywne paciorkowce (Leuconostoc mesenteroides) są przyczyną śluzowacenia soków dyfuzyjnych w cukrownictwie. Bakterie mlekowe są też szkodnikami w przemyśle drożdżowym. Jeżeli rozwiną się one w znacznym stopniu w czasie produkcji drożdży, to powodują one obniżenie siły pędnej drożdży oraz zahamowanie ich rozwoju. Są też przyczyną śluzowacenia oranżad.
Bakterie octowe należą do rodzaju Acetobacter. Charakteryzują się one następującymi cechami:
Są to pałeczki występujące pojedynczo, po dwie lub w łańcuszkach Mają skłonność do przechodzenia w postacie nieprawidłowe, czyli inwolucyjne, pod wpływem silnego zakwaszenia środowiska Wiele gatunków wytwarza otoczki śluzowe Nie tworzą przetrwalników Są Gram – ujemne Są typowymi tlenowcami Są mezofilami Najkorzystniejsze pH dla ich rozwoju wynosi od 4 do 6,5 Nie mają wysokich wymagań pokarmowych Mają zdolność utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego
Ta ostatnia właściwość jest wykorzystywana w przemyśle do produkcji octu. W zależności od gatunku ilość wytworzonego kwasu wynosi 2 – 11 %. Mogą one znosić stężenie alkoholu od 5 do 13 % objętościowych. Niektóre gatunki, po zużyciu alkoholu, utleniają kwas octowy do tlenku węgla IV i wody. Są one szkodnikami, powodują zaburzenia w produkcji.
Fermentacja octowa polega na utlenianiu alkoholu etylenowego do kwasu octowego:
CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O + 490 kJ (118 kcal)
Różne gatunki bakterii octowych wykazują mniejsze lub większe zdolności dalszego utleniania kwasu octowego zgodnie z równaniem:
CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O + wolna energia
Zjawisko to, zwane nadoksydacją, jest wysoce niepożądane w praktyce przemysłowej. W zasadzie bakterie wywołują dopiero wówczas, gdy zostanie wyczerpany alkohol etylowy w podłożu.
Bakterie octowe mogą powodować wiele wad w gotowym piwie lub winie, wywołując zmętnienie, kwaśnienie, zapach octu, kożuch na powierzchni. Mogą one także powodować psucia się marynat owocowych i warzywnych, tworząc kożuch na powierzchni i obniżając kwasowość środowiska. Bakterie octowe powodują również zakłócenia w produkcji drożdży piekarskich, ponieważ brzeczka melasowa jest dobrym środowiskiem do ich rozwoju.
Bakterie propionowe należą do rodzaju Propinobacterium. Charakteryzują się one następującymi się następującymi cechami:
W warunkach beztlenowych są to krótkie, drobne pałeczki podobne do paciorkowców mlekowych W warunkach tlenowych lub w środowisku zakwaszonych przybierają kształt bardziej wydłużonych, wykazując skłonność do przechodzenia w formy nieprawidłowe Są względnymi beztlenowcami Są mezofilami Nie tworzą przetrwalników Są nieruchome Są Gram – dodatnie Tworzą z mleczanów albo cukrów prostych kwas propionowy, octowy, tlenek węgla IV i wodę.
Bakterie te mają szczególne znaczenie w przemyśle mleczarskim w dojrzewaniu serów podpuszczkowych. Określone gatunki używane są do zakwasów stosowany do wyrobu sera ementalskiego.
Fermentacja ta jest beztlenowym rozkładem kwasu mlekowego (lub cukru) na kwas propionowy i octowy z wydzieleniem tlenku węgla IV i wody:
3CH3CHOH • COOH → 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + wolna energia
W czasie tej fermentacji powstają również pewne ilości kwasu bursztynowego.
Bakterie masłowe należą do rodzaju Clostridium i charakteryzują się następującymi cechami:
Są to laseczki Tworzą przetrwalniki Są Gram – dodatnie Są beztlenowcami Są mezofilami Fermentują cukry z wytworzeniem kwasów, tlenku węgla IV i wodoru
Bakterie te są szkodnikami. Powodują tzw. późne wzdęcia serów podpuszczkowych dojrzewających, psucie się konserw warzywnych i owocowych oraz kiszonych pasz.
Fermentacja masłowa przebiega zgodnie z równaniem:
C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 + wolna energia
Oprócz kwasu masłowego powstają również liczne produkty uboczne, np. kwas octowy, alkohol metylowy, metan, aceton, alkohol butylowy. Przebieg fermentacji zależy od gatunku bakterii i odczynu środowiska. W środowisku obojętnym głównym produktem jest kwas masłowy, a w środowisku kwaśnym te same bakterie wywołują fermentacje acetobutanolową. Są też gatunki bakterii masłowych, które redukują aceton to alkoholu izopropylowego. Bakterie masłowe odgrywają ważną rolę w procesie moczenia łodyg lnu i konopi, ponieważ umożliwiają, na skutek fermentacji błonnika, oddzielenie włókien przędnych od tkanki korowej i zdrewniałej.
Wyrządzają liczne szkody w: mleczarstwie i przetwórstwie owocowo – warzywnym. Wywołują bombaże konserw pod wpływem wytwarzanych gazów (CO2 i H2). Produkty takie mają bardzo nieprzyjemny zapach i nie nadają się do spożycia. Rozwój ich w zacierze gorzelniczym hamuje działalność drożdży. Fermentacja masłowa często zachodzi w przecierach zbożowych, natomiast rzadko w zacierach ziemniaczanych.
ich znaczenie
Mikrobiologiczny beztlenowy, głęboki rozkład białka z wytworzeniem związków o nieprzyjemnym zapachu nazywamy gniciem. Gnicie odbywa się przy udziale enzymów proteolitycznych (proteaz), wytwarzanych i wydzielanych przez bakterie gnilne. Rozkład białka w tym procesie polega na hydrolizie ich do aminokwasów. Enzymy proteolityczne rozrywają wiązania peptydowe w cząsteczkach białek, w wyniku czego powstają najpierw polipeptydy, następnie – peptydy i wreszcie aminokwasy. Wśród enzymów tych wyróżnia się:
Egzopeptydazy; odrywające końcowe aminokwasy z łańcucha białkowego Endopeptydazy; rozrywające wiązania peptydowe znajdujące się w środkowej części łańcucha
Dalszy rozkład aminokwasów może polegać na dezaminacji lub dekarboksylacji:
¨ Dezaminacja aminokwasów; polega na oderwaniu amoniaku od cząsteczki aminokwasu. Oprócz amoniaku powstają m.in.: hydroksykwasy, ketokwasy, alkohole, kwasy tłuszczowe. Z dezaminacji aromatycznych aminokwasów powstają indol i skatol, a z zawierających siarkę siarkowodór i merkaptan.
¨ Dekarboksylacja aminokwasów; polega na oderwaniu tlenku węgla IV, przy czym z aminokwasu powstaje odpowiednia amina. Powstałe aminy ulegają dezaminacji, dając alkohole i amoniak.
Typowy proces gnilny zachodzi wyłącznie w środowisku alkalicznym, natomiast nie odbywa się w środowisku kwaśnym. Bakterie gnilne dzieli się na:
§ Pałeczki nie przetrwalnikujące tlenowe lub względnie beztlenowe, np.: Pseudomonas fluorescens, Serratia marcescens, Proteus vulgaris
...
kiniaz05